工业与民用建筑测量

2024/10/301工程测量学第九章工业(gōngyè)与民用建筑测量共八十页2024/10/302主要内容和重点9.1概述(ɡàishù)9.2大型工业厂区测量9.3高层建筑物测量9.4高耸建筑物测量9.5异型异构建筑物测量共八十页2024/10/303

9.2.2大型厂区施工(shīgōng)测量

大型厂区测量项目繁多，精度要求各异。若首级采用建筑方格(fānɡɡé)网，则可使用钢尺、经纬仪、水准仪、激光扫平仪、激光投点仪和电子全站仪等仪器进行各种施工测量；对于首级采用GNSS网或地面三角形网，则主要采GNSSRTK和电子全站仪进行施工测量和放样。共八十页2024/10/304

如图所示，振动台的基础中，有七个主要预埋部件：1＃～4＃位于基础坑底，与垂直方向的加震器固连，控制上下振动；5＃～7＃位于基坑内的侧面，与水平(shuǐpíng)方向上的3个加震器固连，用来控制侧向振动。

要求面板轴线及面板中心在X、Y、Z三个轴向上的误差小于1mm，设备将固定在上述预埋件上。由于预埋件是由底板、面板和螺杆组成，在空间有六个自由度，因此，还必须控制预埋件在空间的三个旋转自由度。共八十页2024/10/305-图

振动台基础(jīchǔ)和预埋件共八十页2024/10/306

安装控制网的建立和预埋件定位工作(gōngzuò)需分两期进行。（1）第一期安装控制网布设及1＃～4＃预埋件安装测量为放样1＃～4＃预埋件，要以厂房轴线为准，建立如图所示的第一期安装控制网。共八十页2024/10/307图

第一期内部(nèibù)控制网共八十页2024/10/308（2）第二期安装控制(kòngzhì)网布设及5＃～7＃预埋件安装测量图

第二期内部(nèibù)控制网共八十页

非设站型安装控制网系指在网点(wǎnɡdiǎn)上不设测站观测，仅用于照准，测站位置可以自由设置，不需在地面上标定，采用自由设站法建立和放样网。

如图所示，在工业厂房内稳固的立柱、墙面或专用观测墩上，埋设1～2层螺母套筒，安装上精密棱镜，在厂房内合适位置架设测量机器人，对棱镜进行边、角观测，构成相对位置非常精确的非设站型三维安装控制网。采用严密平差，可得棱镜点的精确坐标和高程。2024/10/3092.非设站型安装(ānzhuāng)控制网共八十页2024/10/3010图

非设站型内部(nèibù)控制网示意图共八十页9.3高层(ɡāocénɡ)建筑物测量建筑物划分：4层以下为一般建筑；5～9层为多层建筑；10～16层为小高层；17～40层为高层建筑；40层以上为超高层建筑。工程测量中称层数为17层以上的建筑为高层建筑。高层建筑施工重点是控制竖向偏差，要将基础控制网逐层向上传递，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）对高层竖向轴线传递和高程传递的允许偏差规定如表。包括楼层细部放样和垂直度计算、深基坑变形(biànxíng)监测等问题。2024/10/3011共八十页2024/10/3012

竖向轴线传递和高程传递允许偏差高度H每层H

30m30m

H

60m60m

H

90m90m

H

120m120m

H

150mH

150m允许偏差3mm5mm10mm15mm20mm25mm30mm共八十页

9.3.1内部控制(kòngzhì)网的建立和传递内控制网：在建筑物的

00高程面上建立基础控制网，各层楼板在基础控制网点竖向相应位置预留传递孔（尺寸约为30cm

30cm），使用测量仪器将

00面的控制点，通过传递孔层层向上传递的网。内控制网建网步骤：（1）基础部分完工后，在建筑物的

00高程面上建立基本形状为“矩形”或“＋”字形(zìxínɡ)的基础控制网，作为建筑物垂直度控制和施工放样的依据；2024/10/3013共八十页（2）随施工进度，将仪器铅垂仪或激光投点仪或全站仪架设在

00面的基础控制网点上，将控制点传递至相应楼层；（3）投测时应采用四个对称位置分别向上投点，取投点的平均位置为最后的投测点。

投点时，接收靶采用刻有“＋”字线的透明有机玻璃板。在接收位置，可以直接看到激光铅垂仪投射的激光点，可使光学(guāngxué)铅垂仪或全站仪的操作人员方便地观测接收靶上的“＋”字线。（4）利用传递至该层的内部控制网进行施工放样。2024/10/3014共八十页9.3.2垂直(chuízhí)度计算

，

式中，2024/10/3015为计算层高处的楼层垂直度，应位于(wèiyú)纵、横向轴线上的特征点,测量特征点的实际坐标，计算与设计坐标之差，楼层垂直度用下式计算共八十页9.3.3高程(gāochéng)传递

高程传递通常(tōngcháng)采用钢尺垂直量距法和全站仪天顶测距法。

钢尺垂直量距法

如图（A）所示，将钢尺零端朝下悬挂于建筑物侧面，将水准仪架设在底层，后视底层1m线上的水准尺读数，前视钢尺并读数；然后将水准仪搬至上一楼层，后视钢尺读数，前视水准尺，根据设计标高放样该楼层的1m线。2024/10/3016共八十页

全站仪天顶测距法

如图（B）所示，将全站仪架设于底层轴线控制点上

，首先在水平(shuǐpíng)盘位(竖直角为0)，利用水准尺配合，测量底层1m线的高度.

然后在垂直度盘竖直角为90

的盘位，通过各楼层的轴线传递孔向上测距，并利用水准仪测量施工层的1m线。2024/10/3017共八十页

图

高层建筑高程(gāochéng)传递示意图2024/10/3018共八十页2024/10/3019深基坑的变形监测内容:监测基坑周围土体沉降、坑底隆起、支护结构水平位移、基坑周边收敛、坑壁倾斜和外鼓、深层土体差异沉降和水平位移等。变形监测方法：直观而有效的监测方法是测量几何量法。主要(zhǔyào)采用几何水准法、全站仪测距三角高程法、交会法、视准线法和全站仪三维极坐标法等监测。9.3.4深基坑变形(biànxíng)监测共八十页2024/10/3020

全站仪建立非设站型变形监测网及其监测技术（又称非接触测量技术。

基坑开挖(kāiwā)前，在基坑外围稳固的构筑物上粘贴聚酯反射片(距离较远时可用微型棱镜代替)，全站仪在几个适当位置自由设站对反射片进行三维观测，并作三维严密平差，建立如图A所示的非设站型变形监测网。共八十页2024/10/3021非设站型变形监测技术主要有三方面应用：（1）采用自由设站法测量三维监测网点的三维坐标。如图B所示，在需要(xūyào)监测变形的位置粘贴聚酯反射片，选择合适位置架设好全站仪，测量一部分或全部三维监测网点，并同步测量监测点，则可求得网点和监测点在全站仪坐标系中的三维坐标。该方法的优点是可以自由设站，不存在仪器对中、量高误差，用测量机器人可进行全自动测量；无需顾及气温、气压等因素的影响，因为测量结果总是转化到固定的三维网，无论变形监测期间的尺度因子如何变化，其最终结果的尺度总是和建网时的尺度一致。共八十页2024/10/3022

图

三维监测网及三维非设站型变形(biànxíng)监测共八十页2024/10/3023（2）监测基坑周边和坑壁水平位移。对于基坑坑壁等受施工干扰严重，不便直接观测的位置，可利用全站仪、铅直仪和小钢尺配合，监测其变形(biànxíng)，原理如图所示。图

监测基坑(jīkēnɡ)坑壁变形共八十页2024/10/3024

监测方法

将全站仪安装在基坑周边的测量平台上，观测4～6个三维监测网点，利用边、角后方交会原理，或三维坐标转换法，求得全站仪三轴交点的坐标；

全站仪基座位置保持不动，卸下全站仪，并在全站仪基座上安置光学铅直仪(大部分仪器的基座是通用的)，则铅直仪轴线(zhóuxiàn)通过全站仪的三轴交点。在需要监测变形的位置平放小钢尺，光学铅直仪调焦后，即可直接在小钢尺上读数，依此可间接求得待测点的水平位移。共八十页2024/10/3025（3）进行坑壁收敛监测如图，当基坑宽度不大时，可以利用收敛计(一种特制的精密线尺)直接(zhíjiē)测量基坑两边同一高度处A、D两点的相对收敛情况。尽管收敛计本身的读数精度很高，但受设备安置等因素影响，重复测量精度只能达到0.3～0.5㎜。当基坑较宽时，收敛计无法测量。全站仪无接触测量可以弥补这一缺陷。共八十页2024/10/3026图9－12收敛计测量(cèliáng)原理

共八十页2024/10/3027高耸建筑物系指建筑高度与其底面尺寸相差很大的建筑物，如摩天大楼、高烟囱、电视塔、高桥墩等。这类建筑的显著特点是基础底面积小，重心高，柔度大，其竖向轴线的精度要求很高。高耸建筑多为圆柱或椭圆柱形的钢筋(gāngjīn)混凝土结构，一般采用爬模、滑模或翻板模施工。9.4高耸(ɡāosǒnɡ)建筑物测量网共八十页

在高耸建筑物施工中，应从两个方面考虑：

保证(bǎozhèng)建筑物竖向轴线的铅直性；

保证相邻层面的共轴性。

下面详细介绍一种分层投点技术。2024/10/30289.4.1高耸建筑物竖向轴线(zhóuxiàn)控制—分层投点法共八十页2024/10/30291.分层投点原理(yuánlǐ)施工过程中，从最靠近施工层面的测量平台向施工层面投点，这种方法叫分层投点法。2.分层投点方法采用垂准仪，置平范围大的自动安平垂准仪配置激光目镜后即为激光垂准仪。表列出了常用(chánɡyònɡ)垂准仪的型号和性能。共八十页2024/10/3030设分层投点距离(jùlí)为d，则单次投点的精度为:3.单次投点精度(jīnɡdù)共八十页4.最上层投点精度(jīnɡdù)

设最上层测量平台距地面的高度为H，高耸建筑摆幅A，地面到最上层测量平台的投点次数为n=H/d，建筑物竖向轴线(zhóuxiàn)相对铅垂线的最大偏角为:则最上层测量平台处的投点精度为:共八十页2024/10/30325.从最上层测量(cèliáng)平台向施工平台投点的精度图

利用测量(cèliáng)平台投点控制建筑物竖向轴线共八十页

假定最上层测量平台(píngtái)上的控制点因高耸建筑物摆动而偏离竖向轴线的最大距离为L，最上层测量平台到施工平台的高度为h，则向上投点精度为:共八十页2024/10/3034烟囱和水塔是工业场地上的一种特殊建筑物，特点(tèdiǎn)是主体高、柔度大、基础面积小、地基负荷大。施工难点是节段之间的共轴性控制。主体结构为圆筒形，多采用滑模施工，《烟囱工程施工及验收规范》要求，当烟囱高H

100m时，筒身中心线的垂直偏差不得大于0.0015H；当H

100m时，中心线的垂直偏差不得大于0.001H。烟囱施工测量包括以下方面，主要是控制筒身中心和节段的共轴性，确保主体的垂直度。9.4.2

烟囱(yāncōng)的施工测量共八十页2024/10/3035（1）基础定位和施工。施工前，先放样出烟囱中心点O，过中心点O，选择(xuǎnzé)两条相互垂直的定位轴线AB和CD。控制桩至O的最近距离，视烟囱的高度而定，一般至少为烟囱高度的1.5倍，见图。共八十页（2）筒身施工测量可采用轴线外控法或轴线内控法。轴线外控法是用全站仪，分别安置在轴线桩A、B、C、D点上，瞄准基础面上的轴线点，将轴线向上投测到筒身施工面的边缘(biānyuán)并做标记，按标记拉两根弦线，弦线交点即为烟囱中心点。2024/10/3036共八十页

9.4.3电视塔的施工(shīgōng)测量2024/10/3037共八十页(1)地面外控制网布设如图所示的“米”字形地面外控制网，网的三条轴线交于塔心，轴线5-11与正北方向夹角为96°36′15″，以点5及轴线5-11为起算数据，以挂靠方式纳入上海市统一坐标系中。建网时，选取2～3个与塔心可通视的远方目标作定向点，测出定向点与轴线5-11的平面夹角。施工(shīgōng)地下室时，需在基坑周边加密控制点，以控制地下室施工(shīgōng)。2024/10/3038共八十页图

东方明珠电视塔地面(dìmiàn)外控制网2024/10/3039共八十页（2）塔体内控制(kòngzhì)网塔体基础完工后，在其顶面-6.05m平台上建立如图所示的塔体内控制网，控制点为塔心、直筒心及斜筒心的设计位置。图东方明珠电视塔地面(dìmiàn)内控制网2024/10/3040共八十页（3）地面内控制网在三个直筒体出土后，要按以下过程建立，如图9所示的地面内控制网，主要用于塔体施工控制，测设塔筒周边线、裙房7.5°轴线，以及监测筒体的偏扭。将塔体内控制网的塔体中心(zhōngxīn)和三个直筒体中心(zhōngxīn)投测至-1.450m和+0.550m平台，记为O和T1、T2、T3，以这四点为基础，建立地面内部控制网。2024/10/3041共八十页2024/10/3042图

东方明珠电视塔地面(dìmiàn)内控制网共八十页（4）内控制网点分层投点塔体中心和直筒体中心点分别向上投点，其中，塔体中心分4层投点，测量平台的高度分别为+98m、+118m、+263m、+285m。直筒体中心分3层投点，测量平台的高度分别为+98m、+161m、+285m。采用Leica天顶仪。对于(duìyú)较低的施工节段，四点可分别投测。施工节段较高时，为克服施工震动等因素的影响，四点宜同步投点，参见图2024/10/3043共八十页2024/10/3044图

方明珠(míngzhū)电视塔0～98m段垂直投点示意图投点采用两种方法检核：一是在塔心投点安置全站仪，测量其它三点的距离和三点间的夹角(jiājiǎo)。二是利用远处定向点测量三个直筒投点与设计方位的偏差，满足要求后即可固定投点位置。共八十页（5）单筒体测量三筒主塔施工至+286m后，原来的钢平台将停留在+285.081m处，并用(bìnɡyònɡ)混凝土与筒体浇在一起，不再提升。电视塔自+286m至+350米为变为单筒塔体结构。投测至+285米的塔体中心点，即为单筒体竖向轴线控制的唯一投点。单筒体测量的重点是控制筒体竖向轴线和防止筒体偏扭。施工时，在+285m至+310m段不设施工平台，需搭建临时测量平台(见图)。自+310m以上，可以利用施工平台投点。2024/10/3045共八十页2024/10/3046图

临时(línshí)测量平台共八十页2024/10/3047（6）上、下球体和太空舱安装测量上、下球体工程钢构件安装之前，以塔心和远处定向(dìnɡxiànɡ)点为基准，建立含三个直筒中心投点的球体内部控制网。太空舱安装也是以塔心投点和远处定向(dìnɡxiànɡ)点为基准，在此不再赘述。（7）斜筒体测量斜筒采用劲性骨架形式，测量重点是控制骨架中心即测设斜筒体的中心轴线。共八十页2024/10/3048图9-22大斜筒轴线(zhóuxiàn)设置图

大斜筒轴线(zhóuxiàn)设置共八十页2024/10/3049图

小斜筒轴线(zhóuxiàn)设置共八十页2024/10/3050图

迪拜楼9.4.4摩天大楼的施工(shīgōng)测量共八十页

迪拜楼的测量方案：

周边场地开阔，通视良好，在20层以下，采用外控法进行平面控制(kòngzhì)网的垂直传递。20层以上，采用GNSS技术、高精度倾斜仪配合测量机器人组成实时自动测量系统，进行爬升模板的三维精密定位。系统由空间定位、倾斜测量和施工测量三个子系统组成，其原理如图所示。共八十页2024/10/3052图9-22大斜筒轴线(zhóuxiàn)设置图

迪拜楼施工(shīgōng)控制测量示意图共八十页2024/10/30539.5.1国家(guójiā)体育场—“鸟巢”的测量9.5异型异构建筑物测量(cèliáng)国家体育场“鸟巢”是北京2008年奥运会的主体育场，为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，采用钢结构（外壳）和混凝土结构（看台、基座）两大部分组成。主体建筑为南北长333米、东西宽296米的椭圆型，高69米，建筑顶面呈马鞍型，外观清晰、纯粹、完整。屋盖中间开洞长度185米，宽度128米，建筑面积25.8万平方米，可容纳观众9万余人。由于“鸟巢”的外壳由多种空间箱体组成，施工和安装测量非常复杂。下面主要介绍“鸟巢”型钢结构的安装测量。共八十页2024/10/3054（1）“鸟巢”的结构“鸟巢”的主体建筑平面布局呈椭圆形，“鸟巢”钢结构由24榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成，包括：主桁架、桁架柱、顶面次结构、立面次结构、楼梯和马道等部分(bùfen)（参见图）。共八十页2024/10/3055图9-22大斜筒轴线(zhóuxiàn)设置图9“鸟巢(niǎocháo)”外壳钢结构共八十页2024/10/3056（2）“鸟巢”的测量难点“鸟巢”钢构件的定位点均为三维坐标，主结构构件均为巨型构件，且形状(xíngzhuàn)怪异，节点密集，曲线、曲面造型多，定位精度要求高，测量难度大。对于如此庞大的异型结构，按常规方法测量和拼装，其难度和工作量无法想象。施工中，主要采用模块化拼装。主要测量工作是模块制造时的精密测量，以及模块拼装时的定位测量。拼装的关键是桁架柱柱脚的精密定位和菱形柱的垂直度控制。共八十页2024/10/3057（3）整体控制网布设(bù shè)如图所示，平面控制网和高程控制网为两级，第一级由场馆的主轴线控制点KO、KN、KS、KW和KE组成，平面和高程共点，埋设永久性控制桩。图

“鸟巢”测量(cèliáng)控制网共八十页2024/10/3058第二级控制网分别加密于场馆的内部和四周，按三维网布置。场馆外围布设为规则的建筑方格网，内部控制点为80个临时支撑柱的中心。（4）钢构件拼装(pīnzhuānɡ)测量“鸟巢”的钢结构施工采用的方法为：在工厂加工成较小的钢构件，在施工现场拼装单元构件，然后再进行吊装。分为桁架柱、桁架梁、次结构和楼梯的拼装测量等。共八十页2024/10/3059a单元(dānyuán)杆件拼装测量c短桁架(héngjià)柱整体拼装b长桁架柱分段及拼装d四榀主桁架梁交叉节段整体拼装共八十页2024/10/3060图9-31柱脚定位(dìngwèi)轴线示意图共八十页2024/10/3061图

桁架(héngjià)柱（上节）吊装情况共八十页2024/10/3062图

主桁架(héngjià)梁交叉节段安装情况共八十页2024/10/3063图

国家大剧院主体(zhǔtǐ)建筑外形9.5.2

国家大剧院的测量(cèliáng)共八十页2024/10/30641.施工测量特点国家大剧院施工测量的主要特点是：

精度要求高，放样难度大，对测量管理工作要求严。如轴线放线的平面精度为3mm，高程传递(chuándì)的允许误差5mm/层；各种曲线、曲面约占70%，内业计算和现场放样工作量都特别大。工程的复杂程度也为施工测量工作带来了新的挑战。

工期紧，要求测量迅捷、高效、准确，不能因测量影响工程进度。共八十页2024/10/30652.控制测量采用整体控制分期布网原则，先建立首级控制网，在不同施工阶段根据工程进度、施工需要和精度要求分期布设(bù shè)加密网。平面控制网按两级布设建筑方格网，首级网布置成“田”字形，共六条轴线(见图)，主轴线AB穿越戏剧院、音乐厅的椭圆中心及歌剧院椭圆的一个焦点。高程控制网与平面控制网共点。共八十页2024/10/3066图

国家大剧院首级(shǒují)平面控制网共八十页2024/10/3067图

国家大剧院工程次级(cìjí)平面控制网共八十页2024/10/30683.曲线放样计算该工程最显著的特点是建筑设计(shèjì)曲线众多，曲线放样时，放样点密度应根据设计(shèjì)要求确定，曲线墙段以直代曲，即把曲线分成若干个直线段，各段矢高不大于3mm，根据各曲线的曲率大小和弧长计算曲线放样点。曲线和曲面点三维坐标的准确计算，是空间放样的关键。曲线计算采用平行轴线取值代入法、弧度平分法和微积分法三种方法。共八十页2024/10/3069(1)平行(píngxíng)轴线取值代入法用于2.2次方超级椭圆曲线，该方法是采用沿x或y方向平分弧段的办法计算放样数据，如图。

图

平行轴线取值代入法共八十页2024/10/3070

已知超级椭圆曲线(qūxiàn)方程为